KR20050095082A - 스테레오 카메라의 영상 합성장치 - Google Patents

스테레오 카메라의 영상 합성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무안경 방식으로 입체 영상을 시청할 수 있고, 입체 영상을 화소단위로 여러 가지 방식으로 합성하여 입체 영상을 직접 표시장치에 구현함으로써 전체적으로 입체영상을 구현하기 위한 장비가 간편해지도록 한 스테레오 카메라의 영상 합성장치에 관한 것이다.
본 발명의 스테레오 카메라의 영상합성 장치는, 제 1 및 제 2 카메라를 통해 촬영된 영상을 합성하는 영상 합성장치에 있어서, 상기 제 1 카메라로부터 출력된 영상을 디지털 영상으로 변환하는 제 1 카메라 신호 처리부; 상기 제 2 카메라로부터 출력된 영상을 디지털 영상으로 변환하는 제 2 카메라 신호 처리부; 상기 제 1 및 제 2 신호처리부로부터 처리된 영상을 입력 받아 영상을 합성하는 입체 영상 합성 수단; 상기 입체 영상 합성 수단으로부터 전송되는 입체 영상 데이터를 표시하기 위한 입체 디스플레이 장치;로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 컴퓨터에서 번거로운 합성 과정 없이 실시간 입체 영상 디스플레이 장치에 입체감을 표시할 수 있는 효과가 있다.

Description

스테레오 카메라의 영상 합성장치{IMAGE COMPOSITION APPARATUS OF STEREO CAMERA}
본 발명은 스테레오 카메라의 두 영상을 합성하는 장치에 관한 것으로서, 특히 무안경 방식으로 입체 영상을 시청할 수 있고, 입체 영상을 화소단위로 여러 가지 방식으로 합성하여 입체 영상을 직접 표시장치에 구현함으로써 전체적으로 입체영상을 구현하기 위한 장비가 간편해지도록 한 스테레오 카메라의 영상 합성장치에 관한 것이다.
입체 영상을 구현하기 위한 다양한 방법이 제시되고 있다. 그 중에서, 도 1은 종래 기술에 따른 스테레오 카메라 시스템의 개략적인 시스템 구성도이다. 이에 도시한 바와 같이, 스테레오 카메라 시스템(50)은 제 1 및 제 2 카메라(도시안됨)를 통해 각각 물체의 영상을 촬영하고 촬영된 영상을 전달하기 위한 제 1 및 제 2 카메라 모듈(12,14)을 포함하는 영상처리부(10)와, 상기 영상 처리부(10)로부터 처리된 영상을 연결 수단(케이블등)을 통해 전달받아 입체 영상으로 처리하여 표시장치(모니터등)를 통해 표시하는 서버 컴퓨터 장치(20)와, 상기 표시장치에 표시된 입체 영상을 시청하기 위한 셔터 글라스(shutter glass)(30)로 구성된다.
한편, 상기한 도 1에서, 입체 영상을 형성하기 위한 스테레오 카메라 시스템(50)은 구체적으로 제 1 및 제 2 카메라, 제 1 및 제 2 카메라 모듈 및 기타 시스템(50)내의 장치들간의 기구적인 설치방법등도 중요한데 이에 대한 내용은 본 발명에서의 핵심적인 내용이 아니므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 도 1에서처럼 종래 스테레오 카메라 시스템(50)에서는 각각의 카메라 혹은 카메라 모듈이 광학 기능에 한정하는, 렌즈의 초점 및 주시각 제어, 줌인, 줌아웃과 같은 기능을 가지고 있기는 하지만, 입체 디스플레이 장치에 호환하는 영상을 구현하기 위한 입체 영상 처리와 같은 기능은 없기 때문에, 이를 해결하기 위해서는 시스템내의 다른 부분 즉, 입체 디스플레이를 구동하는 서버 컴퓨터에서 이를 소프트웨어로 처리한 다음 실행해야 하는 번거로운 문제점이 있었다. 또한 입체 영상을 시청하기 위하여 별도로 셔터 글라스를 사용해야 하는 불편함이 있었다.
다시말하면, 종래 기술에 따르면, 입체 영상을 시청하기 위해서는 제 1 및 제 2 카메라 및 카메라 모듈(카메라 내에 장착될 수도 있음), 케이블, 서버 컴퓨터, 셔터 글라스등을 구비하여야 하므로 장치 구성이 복잡한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실시간으로 출력되는 스테레오 영상을 실시간으로 합성하여 입체 디스플레이 장치에 호환가능하고 별도의 시청장치를 구비하지 않고도 시청가능한 입체 영상을 출력하는 스테레오 카메라의 영상 합성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 카메라를 통해 촬영된 영상을 합성하는 영상 합성장치에 있어서, 상기 제 1 카메라로부터 출력된 영상을 디지털 영상으로 변환하는 제 1 카메라 신호 처리부; 상기 제 2 카메라로부터 출력된 영상을 디지털 영상으로 변환하는 제 2 카메라 신호 처리부; 상기 제 1 및 제 2 신호처리부로부터 처리된 영상을 입력 받아 영상을 합성하는 입체 영상 합성 수단; 상기 입체 영상 합성 수단으로부터 전송되는 입체 영상 데이터를 표시하기 위한 입체 디스플레이 장치;로 구성된 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라의 영상합성 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 입체 영상 합성 수단은 상기 제 1 카메라 신호 처리부에서 출력되는 연속되는 디지털 영상 데이터에서 홀수 또는 짝수 화소를 선택하는 홀수/짝수 화소 선택부; 및 상기 제 2 카메라 신호 처리부에서 출력되는 연속되는 디지털 영상 데이터를 홀수 또는 짝수 화소를 선택하는 홀수/짝수 화소 선택부; 상기 각각의 홀수/짝수 화소 선택부에서 출력되는 각각 1/2 좌 영상 화소 데이터와 1/2 우 영상 화소 데이터를 합성하여 수평 또는 수직 동기 신호에 동기하여 합성하는 입체 영상 합성부; 상기 영상 합성부에서 합성된 디지털 입체 영상을 입체 영상 디스플레이 장치에 전송하기 위하여 다양한 아날로그 신호로 변환하는 비디오 엔코더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 입체 영상 합성부는 1/2 좌 영상_짝수화소와 1/2 우 영상_홀수화소를 2개의 화소 시간 만큼 지연시킨 화소를 선택하여 입체 영상을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 입체 영상 합성부는 1/2 좌 영상_홀수화소와 1/2 우 영상_짝수화소를 선택하여 입체 영상을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 입체 영상 합성부는 1/2 좌 영상_홀수화소와1/2 우 영상_홀수화소를 하나의 화소 시간만큼 지연시킨 화소를 선택하여 입체 영상을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 입체 영상 합성부는 1/2 좌 영상_짝수화소와 1/2 우 영상_짝수화소를 하나의 화소 시간만큼 지연시킨 화소를 선택하여 입체 영상을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 스테레오 카메라 시스템의 입체 영상 합성 장치의 개략적인 블록 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 입체 영상 합성 수단의 상세 블록구성도이며, 도 4는 입체 영상 합성 과정에서의 데이터 처리 흐름을 상세하게 나타낸 타이밍도이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스테레오 카메라 시스템(500)은 각각 물체의 영상을 촬영하는 제 1 및 제 2 카메라(100,110), 상기 제 1 및 제 2 카메라(100,110)로부터 출력된 영상을 처리하는 입체영상 합성 처리부(400)와, 상기 입체영상 합성 처리부(400)로부터 합성된 입체영상이 케이블 통해 전달되어 표시되는 입체 디스플레이장치(300)로 구성된다.
상기 입체영상 합성 처리부(400)는 상기 제 1 및 제 2 카메라(100,110)로부터 출력된 영상을 각각 디지털 영상으로 변환하는 제 1 및 제 2 카메라 신호 처리부(120,130)와, 상기 제 1 및 제 2 신호처리부(120,130)로부터 처리된 영상을 함께 입력 받아 영상을 합성하여 상기 입체 디스플레이장치로 출력하는 입체 영상 합성 수단(200)으로 구성된다. 여기서 상기 제 1 및 제 2 카메라 신호 처리부(120,130)로부터 출력된 영상은 각각 좌영상 및 우영상(140,150)이 된다.
또한, 상기 입체 영상 합성 수단(200)은 제 1 카메라 신호 처리부(120)와 제 2 카메라 신호 처리부(130)로부터 출력된 영상을 입체 디스플레이 장치(300)에 맞는 영상 포맷으로 변환 및 정렬하는 기능을 가지고 있다.
상기 입체 영상 합성 수단(200)을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
참조 부호 210은 홀수/짝수 화소 선택부로서, 상기 제 1 카메라 신호 처리부(120)로부터 출력된 좌 영상(140)으로부터 연속되는 영상이 수평동기 신호에 동기하여 인가되면 홀수 번째 화소와 짝수 번째 화소를 번갈아 가면서 선택하며, 마찬가지로 홀수/짝수 화소 선택부(220)는 상기 제 2 카메라 신호 처리부(130)로부터 출력된 우 영상(150)으로부터 연속되는 영상이 수평동기 신호에 동기하여 인가되면 홀수 번째 화소와 짝수 번째 화소를 번갈아 가면서 선택한다. 이때 우 영상(150)에 대해서는 하나의 화소 시간 만큼 지연하여 출력한다. 그 이유는 좌 영상(140)과 우 영상(150)을 정렬하여 입체 디스플레이 장치(300)에 등가하는 영상 데이터 구성을 갖도록 하기 위해서이다.
이렇게 각각의 홀수/짝수 화소 선택부(210,220)에서 각각 1/2 좌 영상(230), 1/2 우 영상(240)이 만들어 진다. 이때 1/2 좌 영상(230)은 홀수 단위로 생성된 것과 짝수 단위로 생성된 영상을 가지며, 또한 1/2 우 영상(240)은 홀수 단위로 생성된 것, 이로부터 하나의 화소 시간 만큼 지연된 것, 두개의 화소 시간 만큼 지연된 것과 짝수 단위로 생성된 것, 이로부터 하나의 화소 시간 만큼 지연된 것을 선택하여 출력한다.
이렇게 생성된 6가지 종류의 영상은 입체 영상 합성부(250)에서 적절히 조합하여 4가지 종류의 입체 영상을 만든다. 즉, 1/2 좌 영상(230) 중에서 짝수 단위로 생성된 영상과 1/2 우 영상(240) 중에서 홀수 단위로 생성된 영상을 합성하는 경우 1, 1/2 좌 영상(230) 중에서 홀수 단위로 생성된 영상과 1/2 우 영상(240) 중에서 짝수 단위로 생성된 영상을 합성하는 경우 2, 1/2 좌 영상(230) 중에서 홀수 단위로 생성된 영상과 1/2 우 영상(240) 중에서 홀수 단위로 생성된 영상을 합성하는 경우 3, 1/2 좌 영상(230) 중에서 짝수 단위로 생성된 영상과 1/2 우 영상(240) 중에서 짝수 단위로 생성된 영상을 합성하는 경우 4로 구성할 수 있다.
이렇게 생성된 입체 영상은 비디오 케이블을 통해서 입체 영상 디스플레이 장치(300)에 출력하여 표시한다.
입체 디스플레이 장치(300)는 영상의 패턴이 수직형태의 화소 구조를 갖는 스트라이프 형태에서 좌/우 영상을 표시하여 입체감을 갖는 디스플레이 장치이다.
상기 도 3 에서의 입체 영상 합성 수단을 통한 입체 영상 합성 방법에서의 화소데이터 타이밍도를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
동기신호(a)는 일반적으로 수평동기 신호를 의미하며 라인 단위로 구성하여 하나의 프레임을 형성한다. 이때 하나의 프레임 단위로 구성되는 신호는 수직동기 신호이다.
이와 같이 수평동기 신호(a) 내에 영상 화소가 순차적으로 배열되어 있는데 좌 영상(c)과 우 영상(d)처럼 각각 1,2,3,4,5,6,7,….n-1,n(여기서 n은 수평 해상도를 의미)이고 a,b,c,d,e,f,g,m-1,m(여기서 m은 수평 해상도를 의미)와 같이 홀수/짝수 화소 선택부(210,220)에 인가될 때, 좌 영상(c)에 대해서 홀수/짝수 화소 선택부(210)에서는 1/2 좌 영상(230)을 생성하는데, 이때 홀수 화소는 선택하고 짝수 화소를 버리는 경우에는 1,3,5,7,n-1과 같이 1/2 좌 영상_홀수(e)를 선택하고, 반대로 짝수 화소는 선택하고 홀수 화소를 버리는 경우에는 2,4,6,n과 같이 1/2 좌 영상_짝수(f)를 선택하여 출력하며, 우 영상(d)에 대해서 홀수/짝수 화소 선택부(220)에서는 1/2 우 영상(240)을 생성하는데, 이때 홀수 화소는 선택하고 짝수 화소를 버리는 경우에는 a,c,e,g,m-1과 같이 1/2 우 영상 홀수(g)를 선택하고, 반대로 짝수 화소는 선택하고 홀수 화소를 버리는 경우에는 b,d,f,m과 같이 1/2 우 영상 짝수(h)를 선택하여 출력하며 그리고 1/2 우 영상_홀수(g,)를 하나의 화소 시간 만큼 지연된 1/2 우 영상_홀수_지연1(i)와 1/2 우 영상_짝수(h)를 하나의 화소 시간 만큼 지연된 1/2 우 영상_짝수_지연1(j)를 선택하여 출력하며, 1/2 우 영상_홀수_지연1(i)를 하나의 화소 시간 만큼 지연된 1/2 우 영상_홀수_지연2(k)를 선택하여 출력한다. 그 이유는 입체 영상 합성시 영상의 좌/우 배열을 용이하게 하기 위해서 이다.
이와 같이 좌 영상(c)에 대해서 선택된 1/2 좌 영상_홀수(e)와 1/2 좌 영상_짝수(f), 그리고 우 영상(d)에 대해서 선택된 1/2 우 영상_짝수(h), 1/2 우 영상_홀수_지연1(i), 1/2 우 영상_짝수_지연(j), 1/2 우 영상_홀수_지연2(k) 영상 신호를 입체 영상 합성부(250)에 인가하여 다음과 같이 4가지 종류의 입체 영상 합성 결과를 얻는다.
첫째로 1/2 좌 영상_짝수(f)와 1/2 우 영상_홀수_지연2(k)로부터 입체 영상 1(l), 두 번째로 1/2 좌 영상_홀수(e)와 1/2 우 영상_짝수(h)로부터 입체 영상 2(m), 세 번째로 1/2 좌 영상_홀수(e)와 1/2 우 영상_홀수_지연1(i)로부터 입체 영상 3(n), 마지막으로 1/2 좌 영상_짝수(f)와 1/2 우 영상_짝수_지연1(j)로부터 입체 영상 4(o)를 각각 얻는다.
상기한 4가지 방식으로 합성된 입체 영상은 예를 들면, 1024*768화소의 15" 입체 표시화면 장치에 표시될 때 각각 수평주사선 방향으로 좌측 및 우측영상이 교대로 배치된 형태이며, 수직으로는 좌측 영상 및 우측 영상이 일렬로 배치된 형태로 화면을 구성한다.
또한 상기 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 화면 구성을 화소단위로 하며 동시에 합성 방식을 여러 가지로(실시예에서는 4가지) 하여 입체 화면을 형성한다는 점에 특징이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 스테레오 카메라의 영상 합성 장치에 따르면 스테레오 카메라로부터 실시간 입체 영상을 합성하므로써 컴퓨터에서 번거로운 합성 과정 없이 실시간 입체 영상 디스플레이 장치에 입체감을 표시할 수 있고, 화소 단위로 영상을 합성하므로 입체 영상을 구현하는데 효율이 높은 유용한 발명이다.
도 1 은 종래 기술에 따른 스테레오 카메라 시스템의 개략적인 시스템 구성도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 스테레오 카메라 시스템의 입체 영상 합성 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도 3 은 도 2 에 도시된 입체 영상 합성 수단의 상세 블록구성도이다.
도 4 는 입체 영상 합성 과정에서의 데이터 처리 흐름을 상세하게 나타낸 타이밍도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100,110: 제 1 및 제 2 카메라
120,130: 제 1 및 제 2 카메라 신호 처리부
140,150: 좌, 우 영상
200: 입체 영상 합성 수단
300: 입체 디스플레이장치
400: 입체영상 합성 처리부
500: 스테레오 카메라 시스템

Claims (6)

  1. 제 1 및 제 2 카메라를 통해 촬영된 영상을 합성하는 영상 합성장치에 있어서,
    상기 제 1 카메라로부터 출력된 영상을 디지털 영상으로 변환하는 제 1 카메라 신호 처리부;
    상기 제 2 카메라로부터 출력된 영상을 디지털 영상으로 변환하는 제 2 카메라 신호 처리부;
    상기 제 1 및 제 2 신호처리부로부터 처리된 영상을 입력 받아 영상을 합성하는 입체 영상 합성 수단;
    상기 입체 영상 합성 수단으로부터 전송되는 입체 영상 데이터를 표시하기 위한 입체 디스플레이 장치;로 구성된 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라의 영상합성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 입체 영상 합성 수단은
    상기 제 1 카메라 신호 처리부에서 출력되는 연속되는 디지털 영상 데이터에서 홀수 또는 짝수 화소를 선택하는 홀수/짝수 화소 선택부; 및
    상기 제 2 카메라 신호 처리부에서 출력되는 연속되는 디지털 영상 데이터를 홀수 또는 짝수 화소를 선택하는 홀수/짝수 화소 선택부;
    상기 각각의 홀수/짝수 화소 선택부에서 출력되는 각각 1/2 좌 영상 화소 데이터와 1/2 우 영상 화소 데이터를 합성하여 수평 또는 수직 동기 신호에 동기하여 합성하는 입체 영상 합성부;
    상기 영상 합성부에서 합성된 디지털 입체 영상을 입체 영상 디스플레이 장치에 전송하기 위하여 다양한 아날로그 신호로 변환하는 비디오 엔코더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라의 영상합성 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 입체 영상 합성부는 1/2 좌 영상_짝수화소와 1/2 우 영상_홀수화소를 2개의 화소 시간 만큼 지연시킨 화소를 선택하여 입체 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라의 영상합성 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 입체 영상 합성부는 1/2 좌 영상_홀수화소와 1/2 우 영상_짝수화소를 선택하여 입체 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라의 영상합성 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 입체 영상 합성부는 1/2 좌 영상_홀수화소와1/2 우 영상_홀수화소를 하나의 화소 시간만큼 지연시킨 화소를 선택하여 입체 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라의 영상합성 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 입체 영상 합성부는 1/2 좌 영상_짝수화소와 1/2 우 영상_짝수화소를 하나의 화소 시간만큼 지연시킨 화소를 선택하여 입체 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라의 영상합성 장치.
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